■スターリングの公式の図形的証明?(その26)

 超立方体,正軸体,正単体の体積はスターリングの公式を導出するのに有効には働かないので,このシリーズでは別の体積可測なn次元立体(2^n+2n胞体)を構成し,その体積を比較することによって幾何学的証明を試みている.

 スターリングの公式の図形的近似式において,

  n!は直角三角錐

  n^nは立方体

と関係している部分である.すなわち,n^n/n!は1辺の長さnの立方体を切断した直角三角錐の体積になる.

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【1】ミンコフスキーの第2定理

 一般に中心対称な凸体(もっと一般的に0が重心であるような凸体)Kに対して,

  2^n/n!≦vol(K)≦2^n

はミンコフスキーの第2定理と呼ばれています.

 すなわち,Kの体積は1辺の長さ2の立方体とそれを切断した直角三角錐の体積の中間になるというものです.この定理はスターリングの公式の数学的双子と考えられるのですが,それにしてもよく似ていると思いませんか?

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【2】スターリングの近似の組み合わせ論的証明

 図形的証明に対して,スターリングの近似の組み合わせ論的証明も可能かもしれない.n^nは{1,2,3,・・・n}から{1,2,3,・・・n}へのinto写像,n!は{1,2,3,・・・n}から{1,2,3,・・・n}へのonto写像であるからだ.

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